Endbearbeitung Remote-Laserschneiden verpasst FVK-Bauteilen den letzten Schnitt

In der mechanischen Bearbeitung von FVK-Bauteilen steckt noch viel Optimierungspotenzial, das sich jedoch nur teilweise durch Fräsen und Wasserstrahlschneiden und schon gar nicht mittels klassischem Laserschneiden erschließen lässt. Den vielversprechendsten Ansatz verspricht das Remote-Laserschneidverfahren.

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Fraunhofer IWS Dresden

Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V.

Laser haben das Potenzial, sich als Schneidwerkzeuge im Bereich Faserverbundkunststoffe (FVK) zu etablieren. Das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden legt dabei einen Fokus auf das Remote-Laserverfahren. Derzeit wird damit die Bearbeitbarkeit unterschiedlicher Faserhalbzeuge und Kunststoffbahnen im Rahmen der Prozess- und Systemoptimierung getestet.

Auf der Fachmesse Lasys 2012 in Stuttgart stellt das Fraunhofer IWS die Ergebnisse bei der Endbearbeitung von FVK-Bauteilen vor, die im TFP-Verfahren (Tailored Fiber Placement) hergestellt wurden. Das Verfahren, das vom Institut für Polymerforschung Dresden e.V. entwickelt wurde, hat bereits seine Leistungsfähigkeit in verschiedenen Fertigungsbereichen bewiesen: vom Brake-Booster für Fahrradbremsen über Fensterrahmen für Flugzeuge bis zu Leichtbauteilen mit Isogridfaserverstärkung.

Gestickte Verstärkungsstrukturen führen zur weiteren Gewichtseinsparung

Beim TFP-Verfahren werden Faserbündel oder Verstärkungsfäden auf einen flächigen Träger gestickt. Verlauf und Dicke der so genannten Rovings aus Carbon-, Glas- oder Aramidfasern können nahezu beliebig sein. Nach dem Sticken wird das Vorprodukt in ein Formwerkzeug gelegt und in die Werkzeugkavität ein Kunststoff als Verfestigungsmatrix infiltriert.

Vorab durchgeführte Kraftfluss- und Spannungsberechnungen legen den Verlauf und die Dicke der aufgestickten Rovings oder Verstärkungsfäden fest. Ist das Bauteil ausgehärtet, hat es bei gleicher Steifigkeit ein viel niedrigeres Gewicht als Leichtbauteile mit klassischen Faserverbundstrukturen. Grund dafür ist eine belastungsgerechtere Bauteilstruktur.

Remote-Laserschneiden kann FVK-Teile leicht von Rückständen befreien

Jedoch wird noch die Endform der Teile mechanisch aufwendig von den Matrixrückständen und dem Stickträger getrennt. Das Remote-Laserschneiden hat die Leistungsfähigkeit, das zu ändern. Es automatisiert den Prozess.

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